제임스 웹 우주 망원경은 이미 초기 우주를 들여다볼 수 있는 창을 열었지만, 그 시선은 우리 지구보다 더 가까이까지 뻗어 있습니다. 이 망원경은 천문학자들에게 예상치 못한 선물을 선사했습니다. 바로 천왕성 그림자 속에 숨겨진 새로운 달입니다. 이 행성이 발견된 지 수 세기가 지났지만, 제임스 웹 망원경은 여전히 과학자들이 외 태양계에 대한 이해를 심화하는 데 도움을 주고 있으며, 망원경과 수학만으로 하늘을 지도로 만든 초기 개척자들의 이야기를 되살리고 있습니다. 안데르스 렉셀에 대해 들어보셨나요? 스웨덴계 핀란드 출신의 수학자이자 천문학자인 그는 러시아로 이주하여 레온하르트 오일러와 친구가 되었습니다. 렉셀은 윌리엄 허셜이 우연히 천왕성을 발견한 후 천왕성의 궤도를 최초로 계산한 사람입니다. 처음에 허셜은 혜성을 발견했다고 생각했습니다. 하지만 렉셀의 계산은 모든 것을 바꾸어 놓았습니다. 혜성이 새로운 행성 임을 증명한 것입니다 . 심지어 그는 중력 교란까지 관찰하여 또 다른 행성이 존재한다는 것을 암시했습니다. 천왕성 궤도를 도는 새로운 내위성이 발견되었다고 발표했습니다. 이 위성은 통과를 피해 지나간 위성입니다. 이 발견은 사우스웨스트 연구소 연구팀이 근적외선 카메라를 사용하여 이루어졌습니다. 연구소의 매튜 티스카레노는 천왕성이 얼마나 특이한지 강조했습니다. 어떤 행성도 천왕성 보다 더 작은 내행성을 가지고 있지 않습니다. 행성 고리와의 무질서한 상호작용은 위성으로 간주되는 것과 고리 시스템의 일부인 것의 경계를 모호하게 만듭니다. 이 초승달은 천왕성의 알려진 가장 작은 위성들보다 훨씬 더 어둡고 작습니다. 천왕성의 중심에서 떨어진 오필리아와 비앙카 사이를 공전하며 거의 원형에 가까운 궤도를 따라가는데, 이는 천왕성이 바로 지금 있는 곳에서 형성되었음을 시사합니다. 형제 위성인 미란다, 아리엘, 티타니아, 오베론처럼 이 위성도 셰익스피어 나 알렉산더 포프 의 등장인물에서 영감을 받은 이름을 갖게 될 것입니다. 윌리엄 허셜이 작성한 최초의 발견 노트에는 천왕성이 폴룩스 근처의 이상한 성운별, 혹은 혜성으로 묘사되어 있습니다. 이후의 관측을 통해 수천 년 동안 아무도 보지 못했던 것이 밝혀졌습니다. 바로 현대사에서 최초로 발견된 행성이었습니다. 허셜은 이 행성에 조지움 시두스라는 이름을 붙이고 싶어 했습니다. 이 이름은 그를 왕실에서는 유명하게 만들었지만, 다른 유럽 국가에서는 그렇지 않았습니다. 결국 전 세계는 이 행성에 천왕성이라는 이름을 붙이기로 합의했습니다. 우주의 기원에 대한 급진적인 새로운 이론은 알베르트 아인슈타인이 처음으로 예측한 시공간의 작은 물결인 중력파가 우주 물질을 생성하여 결국 은하, 별, 행성을 낳았을 수 있다고 제안합니다. 이 이론은 표준 빅뱅 이론 내의 다양한 추측적이고 조정 가능한 매개변수들을 없애는 것을 목표로 합니다 . 이러한 매개변수들이 그렇게 자유롭게 수정될 수 있다는 사실은 과학자들이 우주의 시작에 대한 모델이 현대 우주의 관측 결과를 실제로 예측하는지, 아니면 단순히 이러한 그림에 맞춰 조정된 것인지 판단할 수 없다는 것을 의미하기 때문에 어려운 문제입니다. 수십 년 동안 우주론자들은 '인플레이션 패러다임'이라는 모델을 연구해 왔습니다. 이 모델은 우주가 엄청난 속도로 팽창했으며, 오늘날 우리가 관찰하는 모든 것을 설명할 수 있다고 주장합니다. 바르셀로나 대학교의 팀 리더인 라울 히메네스는 이렇게 말했습니다. 새로운 모델은 시공간의 자연적인 양자 진동, 즉 중력파가 은하 , 별, 행성의 탄생을 초래한 미세한 밀도 차이를 촉발하기에 충분했다고 주장합니다. 인플레이션 패러다임은 우리 우주가 왜 그토록 균질하고 등방적인지를 설명할 수 있으며, 원시 밀도의 양자 기원의 변동이 스칼라장의 진공 변동의 증폭에서 발생한다는 것을 설명할 수 있습니다. 이러한 원시 양자 변동이 바로 오늘날 우리가 보고 있는 우주의 전체 구조를 설명하는 씨앗이기 때문에 이는 매우 중요합니다.라고 파도바 대학교의 팀원 다니엘 베르타카는 말했습니다. 하지만 문제가 있습니다. 이 이론에는 '자유' 또는 '조정 가능한' 매개변수가 너무 많아서 원하는 대로 조정할 수 있다는 것입니다. 과학에서 유연성이 너무 높으면 모델이 실제로 무언가를 예측하는지, 아니면 단순히 관찰된 데이터에 사후적으로 적응하는지 판단하기 어려워 문제가 될 수 있습니다. 연구팀의 모델은 드 시터 공간이라 불리는 확장하는 우주 상태로 설명되는 초기 우주 인플레이션으로 시작합니다. 그들은 이를 중력자의 응축으로 볼 수 있다고 설명합니다. 중력자는 전자기력 의 메신저 입자인 광자 와 비슷한 방식으로 중력을 전달하는 가상의 입자 입니다. 이 드 시터 시공간은 거의 평형 상태에 도달했을 때, 즉 양자 효과가 너무 강해져 우주가 혼돈스러운 양자계가 되었을 때 완전히 붕괴되었을 것입니다. 모든 것은 우주 진화에 대한 모든 예측을 설명하는 단일 에너지 척도에 의존하는 그들의 모델을 나타냅니다. 이는 초기 우주에서 반발력을 생성하여 일부 빅뱅 모델에서 급격하고 기하급수적인 팽창을 야기했던 높은 위치 에너지를 가진 가상적인 장인 인플라톤 장과 같은 다양한 가상적인 장과 입자의 필요성을 없애줍니다. 대신, 이 모델에서는 시공간의 자연적인 양자 진동인 중력파만으로도 은하, 별, 행성과 같은 물질 구조를 형성하는 밀도 변동을 일으키기에 충분합니다. 베르타카는 드 시터 척도의 유일한 자유 매개변수는 에너지 척도이고, 그 복잡성과 비선형성으로 인해 관측된 변동 수준과 연관되어 있기 때문에 이는 거의 '마법'과 같았습니다.라고 말했습니다. 제안된 모델의 우아함과 단순함, 그리고 자유 매개변수의 부재가 바로 핵심입니다. 더 나아가, 우리는 이 이론이 에너지 규모와 인플레이션의 시간 경과를 우아하고 자연스럽게 설명할 수 있을 것으로 기대합니다. 두 가지 모두 관측 가능한 모든 예측을 결정하며, 우주론적 지평과 평탄성 문제를 해결하는 데 필수적입니다.
